Тепловое воздействие зданий на грунт в квазистационарном приближении
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 2 (122), 2026 года.
Бесплатный доступ
Объектом исследования является грунт как компонент окружающей среды. Отсутствуют методы расчета теплового воздействия зданий на грунтовый массив в квазистационарном приближении. Это затрудняет решение актуальной проблемы поиска новых решений для энергоэффективных планировочных формаций (микрорайонов, кварталов), учитывающих комплексное тепловое воздействие зданий на грунт. Метод. Новый метод расчета теплового воздействия зданий на грунтовый массив основан на классической триаде: математическая модель, вычислительный алгоритм и компьютерная программа. Результаты. Разработана универсальная математическая модель теплопередачи в грунте, позволяющая строить температурное поле от одного источника тепла, множественных источников и их комбинаций. Аналитическое решение задачи получено на основе метода Форкхаймера, описывающего температурное поле в грунте от точечного источника в квазистационарном приближении. Разработан вычислительный алгоритм, составлена компьютерная программа, проведена проверка данных и смоделирован температурный режим точечных и плоских элементов, контактирующих с грунтом. Полученные результаты впервые раскрывают закономерности теплового воздействия группы зданий на грунтовый массив. Результирующее температурное поле представляет собой суперпозицию температурных полей от каждого здания. Температурное поле сглажено, что указывает на снижение теплопотерь через краевые зоны плиты перекрытия на грунте. Наложение температурных полей от нескольких зданий повышает их энергоэффективность. Внедрение результатов работы повысит уровень проектных решений, направленных на создание комфортных условий жизни в городах России, а также позволит получить значительный экономический эффект как на этапе строительства и реконструкции кварталов, так и в процессе последующей эксплуатации зданий.
Короткий адрес: https://sciup.org/143186134
IDS: 143186134 | УДК: 69 | DOI: 10.4123/CUBS.122.4
Thermal impact of buildings on the ground in quasi-stationary approximation
The object of research is a ground as a component of the environment. There are no methods for calculating the thermal impact of buildings on the soil mass in a quasi-stationary approximation. This makes it difficult to solve the urgent problem of finding new solutions for energy-efficient planning formations (microdistricts, quarters) that account for the complex thermal effects of buildings on the ground. Method. The new method of calculating the thermal impact of buildings on the soil mass is based on the classical triad: mathematical model, computational algorithm, and computer program. Results. A universal mathematical model of heat transfer in soil has been developed that allows the construction of a temperature field from a single heat source, multiple sources, and their combinations. The analytical solution of the problem was obtained based on the Forkheimer method, which describes the temperature field in the soil from a point source in a quasi-stationary approximation. A calculation algorithm was built, a computer program was drawn up, data verification was carried out, and the temperature regime of point and flat elements in contact with the soil was simulated. The results obtained for the first time reveal the patterns of thermal impact of a group of buildings on a soil mass. The resulting temperature field is a superposition of the temperature fields from each building. The temperature field is smoothed, which indicates a decrease in heat loss through the edge zones of the floor slab on the ground. The imposition of temperature fields from several buildings increases their energy efficiency. The implementation of the results of the work will increase the level of design solutions aimed at creating comfortable living conditions in the cities of Russia, as well as obtain a significant economic effect both at the stage of construction and reconstruction of neighborhoods, and in the process of subsequent operation of buildings.
